|
|
|
|
|
Уважаемые радиолюбители! Я аспирант, занимаюсь разработкой специализированного датчика о котором с удовольствием расскажу если кому-то будет интересно. Его суть в измерении емкости ячейки (т.е. конденсатора). По моим оценкам изменение емкости будет примерно 1.7 пФ. Это изменение крайне трудно уловить. Пробовали и мост Шеринга и ряд других мостовых схем, но пока мало успешно. Удалось только используя генератор синуса с выходом 4 В на частоте 1 МГц. Для увеличения чувствительности требуется найти схему генератора синуса или др. вида сигнала на частоте 2-3 МГц с амплитудой не менее 5В. Помогите, пожалуйста. Чем схема будет проще-тем лучше. Особено будет здорово без катушек на пьезогенераторе. Пожалуйста, не отправляйте к базовым книжкам Моя специальность далека от радиотехники и, скорее всего, я не смогу посчитать схему. Спасибо! Ответить |
|
|
|
Опишите задачу более подробно. Как Вы собираетесь измерять изменение ёмкости - через изменение частоты, изменение напряжения или как-то ещё? Возможно, Вам подскажут какое-то другое решение... |
|
|
|
mrengineer: По моим оценкам изменение емкости будет примерно 1.7 пФ
А преобразователи емкость-код от Analog Devices, например AD7745 / AD7746,
не рассматривали? |
|
|
|
А какова емкость самого "конденсатора"? |
|
|
|
Не так давно в Радио была схемка измерительного преобразователя "ёмкость-частота". Фактически это просто генератор, причём начинающий работать с очень малых значений ёмкости - кажется, от 10 пф. Частоту потом меряем обычными, миллион раз описанными способами. Если это подойдёт, могу поискать в архиве, а то и отсканить. |
|
|
|
П О Д Р О Б Н О С Т И Представим: в трубке с внутренним диаметром 1мм и менее течет смесь газа и жидкости. Течет быстро - порядка 1-2 метра в секунду. Такая трубка называется капиляром и сотни таких параллельных капиляров - прекрасный химический реактор. Смесь газ-жидкость может находиться в 10 разных режимах в зависимости от формы и объема пузырей. От режима зависит и химическая реакция. Сейчас этот вопрос активно исследуется и необходим прибор который смог бы определить соотношение газа и жидкости, а так же форму пузырей. Мы сделали пока что увеличенный макет капилляра - трубка из стекла диаметром 5 мм внутри и толщиной стенки 1 мм. Наклеили две обкладки длиной 80 мм и шириной чуть менее половины цилиндра. Провели опыт с водой и воздухом и обнаружили отклик на крупный пузыри примерно 0.1 милливольт. Использовали генератор с 1 МГц синусом и осцилограф. Чем выше была частота - тем выше была чувствительность. То же и с амплитудой Чем выше амплитуда - тем лучше отклик. Строго говоря можно использовать не только синус, но и прямоугольный сигнал. Лишь бы он менялся с частотой от 2-3 МГц и амплитудой от 5 В К сожалению, приборов для измерения постоянной составляющей емкости ячейки (конденсатора) нет. Да и не так это важно. Нужно получить изменение в вольтах пропорционально объему пузыря. Причем пузыри могут быть очень мелкие - до 1/50 диаметра. Идеально было бы получить отклик в рамках TTL без усилителя чтобы завести его на АЦП. Впрочем, имеется и операционный усилитель. |
|
|
|
Е Щ Е Д О П О Л Н Е Н И Е Забыл добавить. Метод бесконтактный. Обкладки снаружи. Следующий наш шаг - уменьшить капилляр и длину обкладок. Конечно, уменьшение диаметра уменьшит площадь обкладок, но уменьшит и расстояние между обкладками.
Если помните, емкость конденсатора F = (e0*e*S)/d, где S-площадь, d- расстояние между обкладками. Так что это не страшно. А вот уменьшение длинны скажется, но оно необходимо иначе нам будет не зарегистрировать очень мелкие пузырьки. Длинна должна быть не более 2 мм. Кстати расчитанное изменение емкости в 1.7 пФ - это изменение при обкладках 1x2 мм на расстоянии 1 мм при полной смене воды на воздух между обкладками. Вот почему так важно повысить частоту. |
|
|
|
Спасибо за ответы! Вот мои: NPI> изложил выше
GO> нет. К тому же до вопроса оцифровки пока еще далеко. Надо бы решить физические проблемы. Может, емкостной метод вовсе не годится. Но буду благодарен если напишете пару слов про них чтобы было на будущее
Alexey> не известно. Нет исправных приборов, либо столь мала, что они не зарегистрировали ее (у меня мультиметер якобы меряющий до 0.1 пФ. Но врет он страшно, проверял на конденсаторе 1 пФ)
Спец> спасибо. В том-то и дело, что измерения от 10 Пф, а мне нужно будет почувствовать изменения меньше 1.7 пФ. Допустим, постоянная составляющая емкости ячейки не более 200% от изменений. Т.е. где-то 4 пф
Я обдумывал состряпать контур и мерять частоту или появление резонанса. Только контур должен работать на частоте в гигагерцы! Хотя, возможно, я ошибся в расчетах. Если кто-нибудь не поленится проверить буду очень благодарен.
|
|
|
|
Важно: Если бы постоянная составляющая емкости ячейки была очень большой, то изменения бы в ней просто "потонули" и на осциллографе я бы ничего не увидел. |
|
|
|
Есть мысль. Знаете как работают электретные микрофоны? Я разобрал один. Там емкость с подвижной мембраной и транзистор. Емкость замкнута на базу и коллектор. С эмитра и базы идет провод по которому еще приходит питание. Я умккал-умкал и понял как он работает. Конденсатор за счет утечек в транзисторе все время немного подзаряжается. При колебаниях мембраны емкость конденсатора меняется, и он сбрасывает часть заряда на транзистор. Дальше - все понятно. Я посчитал. Изменения емкости при 10% изменении расстояния между обкладками составят десятые доли пФ. Попытался воспроизвести такое устройство используя транзистор из микрофона... Чего-то не вышло Ума не приложу  |
|
|
|
|